核心内容
- Docker是什么
- Docker的基本概念
- Docker的优势和用途
- Docker的核心组件和工作原理
Docker
Docker是一个开源的应用容器引擎，它可以让开发者将应用及其依赖包打包到一个可移植的镜像中，并发布到任何流行的Linux或Windows操作系统的机器上，实现虚拟化。Docker容器的运行采用沙箱机制，容器之间不会有任何接口，使得它们之间的运行完全隔离，从而保证了应用的安全性和稳定性。但是相比于传统虚拟机，在技术上更加先进和高效，具体体现在下面这几个方面：
- 启动与停止速度：Docker容器是基于操作系统级的虚拟化，可以实现秒级甚至毫秒级的启动与关闭，相较于传统虚拟机技术需要数分钟的启动时间，Docker大大提高了资源利用率和灵活性。
- 资源占用：容器共享宿主机的操作系统内核，避免了为每个应用实例都运行一个完整的操作系统所带来的资源开销。因此，容器占用的空间更小、内存消耗更低。
- 资源利用：Docker容器没有额外的Hypervisor层，这使得容器能够提供更高的CPU和内存使用效率，特别适合密集型部署环境。
- 隔离性与安全性：Docker使用命名空间等机制实现了进程、网络、文件系统的隔离，确保在同一物理或虚拟服务器上安全地运行多个独立的应用容器。尽管虚拟机技术也提供隔离环境，但Docker的轻量级特性使其在资源利用上更有优势。
- 持续集成与部署：Docker容器使得应用的持续集成和部署变得更加容易。开发人员可以通过Dockerfile进行镜像构建，并结合持续集成系统进行集成测试；运维人员则可以直接在生产环境中快速部署该镜像，甚至结合持续部署系统进行自动部署。
- 迁移、维护与扩展：Docker容器的一致性运行环境使得应用的迁移变得更加容易。同时，由于容器的轻量级和快速启动特性，使得应用的维护和扩展也更为简单和高效。
基础概念
Docker 是一种容器化平台，可以让开发者将应用程序及其依赖项打包成一个称为容器的独立运行环境。这些容器可以在任何支持 Docker 的平台上运行，而不用担心环境差异或依赖项的问题。因此，在正式学习这项技术前，有一些关于Docker的核心概念是需要提前了解的：
- 镜像（Image）：
- 镜像是 Docker 打包应用程序及其依赖项的模板。可以将其视为容器的基础。
- 镜像包含了运行应用程序所需的一切，包括代码、运行时、库、环境变量和配置文件。
- 容器（Container）：
- 容器是基于镜像创建的运行实例。每个容器都是独立、轻量级的，并且可以在其自己的隔离环境中运行。
- 容器可以被启动、停止、删除，并且可以与其他容器进行通信。
- 仓库（Repository）：
- 仓库是用于存储和分享 Docker 镜像的地方。可以把仓库看作是一种集中管理 Docker 镜像的地方。
- 仓库分为公共仓库和私有仓库。Docker Hub 是最常见的公共仓库，而私有仓库则可以部署在自己的服务器上。
- Dockerfile：
- Dockerfile 是一个文本文件，包含了一系列指令，用于定义如何构建 Docker 镜像。
- 通过 Dockerfile，开发者可以自动化地构建镜像，从而简化了部署和维护过程。
系统架构
作为一个高效的开源应用容器引擎，之所以能够高效地管理、运行和扩展容器化应用，其关键在于构成Docker基础架构的几个核心组件：
- Docker Engine：这是Docker的核心组件，负责构建和运行容器。它是一个轻量级的容器运行时环境，包括Docker守护进程（dockerd）、客户端工具（docker）和REST API。Docker守护进程负责管理容器的生命周期，包括创建、运行、销毁等操作。REST API则提供了与Docker进行交互的标准接口，使得开发人员可以通过编程语言编写自己的工具对Docker进行操作。
- Docker Image：Docker镜像是一个只读的模板，它包含了运行应用程序所需的全部环境、文件系统和依赖项。简单来说，Docker镜像就是一个Linux的文件系统，里面包含可以运行在Linux内核的程序以及相应的数据。用户可以从现有的镜像构建新的镜像，也可以通过Dockerfile定义自己的镜像。
- Docker Container：Docker容器是Docker镜像的实例化对象，是一个独立运行的应用程序环境。容器运行时会加载镜像，并根据需要进行配置和扩展。容器之间是相互隔离的，每个容器都拥有自己独立的文件系统、进程和网络空间。
- Docker Registry：Docker仓库主要用于存放镜像，可以分为公有仓库（如Docker Hub）和私有仓库。用户可以从仓库中获取现有的镜像，也可以将自己的镜像推送到仓库中进行共享。Docker采用C/S架构，客户端通过相应的Docker命令以及HTTP或REST API等方式与Docker守护进程进行交互，实现Docker服务的使用与管理。
那么，这些核心组件之间是如何协同工作的？
首先，Docker客户端（Docker Client）是用户与Docker交互的主要界面。用户通过Docker客户端发送命令，如创建容器、运行容器、停止容器等。
当Docker客户端接收到命令后，它会与Docker守护进程（Docker Daemon）进行通信。Docker守护进程是Docker引擎的核心部分，负责在主机上执行Docker客户端发送的命令。守护进程会解析命令，并执行相应的操作，比如根据指定的Docker镜像创建容器，或者在容器内部执行特定的任务。
Docker镜像（Docker Image）是容器创建的基础。当需要创建容器时，Docker守护进程会在本地或远程的Docker仓库（Docker Registry）中查找指定的镜像。如果本地没有该镜像，守护进程会从远程仓库下载镜像到本地。然后，它使用这个镜像作为模板来创建容器。每个容器都是镜像的一个实例，并且可以在其基础上进行进一步的配置和修改。
一旦容器被创建，Docker守护进程会继续管理容器的生命周期，包括启动、停止和删除容器等操作。同时，守护进程还会监控容器的状态，并在需要时报告给Docker客户端。
在整个过程中，Docker REST API允许其他应用程序或服务与Docker守护进程进行通信，从而实现更高级的集成和自动化。这使得开发者可以编写自己的工具或脚本，与Docker进行交互，从而实现对容器的更精细控制。
